La leucémie lymphoïde chronique (LLC) est l'hémopathie maligne la plus commune chez les adultes dans les pays occidentaux. La LLC est caractérisée par une instabilité génomique qui se présente sous la forme de mutations somatiques récurrentes et d'anomalies chromosomiques. L'évolution clinique de la maladie, ainsi que la réponse au traitement basé sur la fludarabine, est très hétérogène. Bien que le traitement chimiothérapeutique de première ligne soit relativement efficace, la rechute est inévitable. Par conséquent, la LLC reste une maladie incurable. Les voies dites "3R", réplication, réparation et recombinaison de l'ADN, sont des processus essentiels pour maintenir l'intégrité du génome et prévenir l'apparition du cancer. A contrario, l'instabilité génétique peut entraîner la tumorigenèse et soutenir le développement de la chimiorésistance. Le but de mon projet de thèse a été d'étudier comment les 3R pouvaient contribuer à l'évolution de la LLC. L'analyse de l'expression génique à haut débit, a montré une signature 3R spécifique dans la LLC. De plus, en utilisant des données cliniques nous avons pu: 1. révéler l'anti-silencing function 1A histone chaperone (ASF1A) comme un marqueur pronostique pour le temps de début du premier traitement (time to first treatment (TTFT)) indépendamment des autres marqueurs cliniques connus, 2. montrer que le niveau d'expression de l'ADN polymérase nu (POLN) avant un traitement à base de fludarabine conditionne le temps sans progression (time to progression (TTP)) chez les patients après le traitement. Etant un analogue d'un nucléotide, la fludarabine agit, entre autres, comme un inhibiteur de la ribonucléotide réductase (RNR), une enzyme essentielle pour la régulation du pool cellulaire des désoxyribonucléotides triphosphates (dNTPs). Or, une modification du pool des dNTPs imposée par la fludarabine provoque un stress réplicatif en perturbant la synthèse d'ADN. Nos données suggèrent que Pol nu (Pol ?) peut diminuer ce stress réplicatif en activant de nouvelles origines de réplication. Dans ce contexte, nous démontrons, donc, le rôle de Pol ? dans la chimiorésistance à la fludarabine. En conclusion, notre étude a démontré l'implication des facteurs 3R dans l'évolution de la LLC précédent le traitement ainsi que leur rôle mécanistique dans la résistance à la chimiothérapie à base de fludarabine. / Chronic lymphocytic leukemia (CLL), the most common type of adult leukemia in the Western world, is a hematological malignancy characterized by genomic instability present in form of common somatic mutations and chromosomal abnormalities. The disease has a heterogeneous clinical course and despite relatively efficacious first-line chemoimmunotherapeutic treatment based on fludarabine, majority of CLL patients still relapses. CLL, therefore, remains an incurable disease. DNA transactions, including replication, repair of damaged DNA and recombination (the so-called "3Rs") are crucial processes required for preserving genome integrity and limiting cancer risk. Genome instability, on the other hand, is known to drive tumorigenesis and contribute to development of chemoresistance. The aim of my thesis project was to explore whether and how 3R could contribute to the evolution of CLL. In our high-throughput gene expression analysis we defined a specific 3R CLL signature and revealed anti-silencing function 1A histone chaperon (ASF1A) as an independent prognostic marker of time to first treatment (TTFT). Moreover, clinical data analysis showed that DNA polymerase nu (POLN) gene expression level could determine time to progression (TTP) in patients treated with fludarabine based therapeutic regime. Fludarabine is a nucleotide analog that acts, among other, as an inhibitor of ribonucleotide reductase (RNR), an enzyme responsible for regulating the cellular deoxyribonucleotide triphosphate (dNTP) pool. Perturbation of the dNTP pool caused by treatment with fludarabine induces replication stress by arresting DNA synthesis processes. Our data suggest that Pol nu (Pol ?) can counteract this type of replication stress by supporting the activation of new replication origins and, thereby, drive fludarabine chemoresistance. In conclusion, our study, on one hand, demonstrated the implication of 3R factors in the clinical course of CLL before the chemoimmmunotherapy treatment and, on the other hand, revealed their mechanistic role in resistance to fludarabine based therapy.

La leucémie lymphoïde chronique (LLC) est décrite comme la plus fréquente forme de leucémie de l’adulte dans les pays occidentaux. Elle est caractérisée par l’envahissement de la moelle osseuse, du sang et parfois des organes lymphoïdes secondaires par des lymphocytes B matures à l’immunophénotype spécifique. Son évolution clinique est très variable selon les patients. Des progrès thérapeutiques majeurs permettent des réponses profondes et durables sans pour autant être à l’origine d’authentiques guérisons. Nous proposons dans ce travail d’explorer différents mécanismes de chimiorésistance. L’altération de TP53 est le facteur le plus reconnu de résistance mais les mécanismes qui lui sont possiblement associés sont peu documentés. Une première partie portant sur 115 patients a décrit une perte d’intégrité des télomères significativement plus importante en cas d’altération de TP53 (raccourcissement télomérique, ré-expression d’hTERT, répression des gènes codant le complexe shelterin). Ces 2 perturbations pouvant coopérer en aggravant l’instabilité génomique comme en témoignent des données cytogénétiques. Une autre analyse par séquençage ciblé nouvelle génération de 114 patients présentant une LLC en rechute a révélé la présence et le pronostic défavorable des combinaisons récurrentes de mutations géniques impliquant TP53, SF3B1 et ATM, gènes disposant d’un rôle crucial dans la réponse aux dommages à l’ADN. Une seconde partie s’est intéressée au rôle de TCL1A, une protéine co-activatrice d’AKT et de la voie NF-Kappa B. Alors que son hyperexpression est à l’origine du principal modèle murin de LLC, son rôle chez les patients restait peu connu. Nous avons montré qu’un niveau élevé d’expression de TCL1A était associé à des caractéristiques clinico-biologiques de maladie agressive et à un pronostic plus sombre. Le transcriptome dépendant de TCL1A généré chez des patients et dans une lignée lymphoïde B par une stratégie de shRNA est en faveur d’une signature MYC. Les inhibiteurs des protéines à BET bromodomaine ont précédemment été identifiés comme une stratégie efficace pour cibler cette voie. Cette approche thérapeutique (molécule JQ1) s’est avérée très efficace in vitro sur des cellules primaires de LLC.Ces travaux ont ainsi identifié des coopérations génomiques pouvant être à l’origine d’une résistance à l’immunochimiothérapie et ont aussi montré qu’une hyperexpression de TCL1A pouvait expliquer certains cas de résistance pour lesquels une stratégie de traitement épigénétique doit être évaluée dans des essais cliniques. / Résumé indisponible.

Le cancer du sein est une cause importante de mortalité féminine en France et l’émergence de chimiorésistance, en particulier avec les taxanes, dont le paclitaxel (Taxol®), est une limite importante à l’emploi de ces molécules. Comme de nombreux anticancéreux, les taxanes ciblent les microtubules (MTs), des polymères de tubuline intervenant dans de nombreuses fonctions cellulaires. Ces derniers alternent entre des phases de croissance et de désassemblage, leur conférant ainsi un caractère dynamique. En se liant à la beta-tubuline, le Taxol stabilise les MTs et bloque la mitose, conduisant la cellule vers l’apoptose. La résistance au Taxol est un processus multifactoriel impliquant des mécanismes tels que la surexpression de pompes d’efflux (P-glycoprotéine), des mutations des gènes d’alpha- et de beta-tubuline ou une expression altérée de protéines associées aux MTs (MAPs) telles que MAP4 (stabilisatrice des MTs) ou la stathmine (dépolymérisante), contribuant ainsi à la restauration de la dynamique microtubulaire.Le projet repose sur l’emploi de la lignée tumorale mammaire MDA-MB 231 rendue résistante par paliers à 25nM de Taxol dans des conditions de blocage des pompes d’efflux. L’objectif étant d’explorer les variations protéiques de l’environnement des MTs associées au phénotype chimiorésistant, nous avons comparé le protéome d’extraits microtubulaires de cellules sensibles (Tv) et résistantes au Taxol (T8). Parmi les 112 protéines statistiquement enrichies dans une des deux populations de MTs, on retrouve notamment une augmentation des tubulines beta III et IV, une augmentation et une diminution respectives des moteurs moléculaires kinésine-1 et dynéine ainsi que l’enrichissement de plusieurs septines (SEPT2, 8, 9 et 11) dans les fractions de MTs T8. Les septines sont des GTPases associées en complexes hétéro-oligomériques impliquées dans la cytocinèse et l’organisation du cytosquelette de MTs et d’actine. Le recrutement de ces protéines candidates sur les MTs des cellules T8 a été validé par Western blot (Froidevaux-Klipfel et al., 2011) et immunofluorescence. Dans la littérature, les septines sont décrites comme étant localisées soit au niveau de l’actine soit au niveau des MTs dans les cellules de mammifères. De façon intéressante, dans nos cellules MDA-MB 231, nous observons un recrutement partiel de SEPT2 sur les fibres d’actine dans les cellules Tv alors qu’elle colocalise avec les MTs des cellules T8. Bien que la dépolymérisation de l’actine dans les cellules Tv n’entraine aucun déplacement des septines vers les MTs, cette localisation différentielle des septines sur les MTs des cellules résistantes pourrait néanmoins participer au phénotype chimiorésistant.Par ailleurs, il a été décrit dans la littérature que SEPT2 se lie aux MTs polyglutamylés afin de faciliter le transport vésiculaire à la membrane de protéines impliquées dans la polarisation cellulaire. La polyglutamylation est une modification post-traductionnelle permettant la formation de chaines latérales d’un à plusieurs résidus glutamate sur les tubulines alpha ou beta, régulant ainsi les interactions entre MTs et MAPs. Nos résultats montrent que l’accumulation des septines sur le réseau de MTs des cellules T8 s’accompagne d’une augmentation de la polyglutamylation mais aussi de la tyrosination de la tubuline. De plus, des tests de viabilité cellulaire ont mis en évidence que l’inhibition partielle par RNAi des septines ainsi que des polyglutamylases et de la tubuline tyrosine ligase, comme la surexpression d’enzymes responsables de la déglutamylation de la tubuline, permettent de restaurer une certaine sensibilité au Taxol des cellules T8. Inversement, la surexpression de certaines enzymes responsables de la polyglutamylation et de la tyrosination de la tubuline dans les cellules Tv permet d’instaurer une résistance au Taxol des cellules sensibles.La compilation de nos résultats permet de proposer un nouveau mécanisme de résistance au Taxol des cellules cancéreuses mammaires MDA-MB 231 : une augmentation du niveau de tyrosination de l’alpha-tubuline serait à l’origine de l’allongement des chaînes polyglutamylées sur le MT entraînant une diminution de la liaison de la protéine stabilisatrice MAP4 ainsi que le recrutement des septines sur les MTs. Ces modifications favoriseraient alors le recrutement du facteur de sauvetage CLIP-170 et de kinésines dépolymérisantes telles que MCAK à l’extrémité en croissance du MT des cellules résistantes T8, permettant une certaine restauration de la dynamique microtubulaire et contribuant ainsi à l’apparition du phénotype chimiorésistant.Ces études sont indispensables pour établir les bases d’un nouveau mécanisme de résistance au Taxol impliquant les septines, ainsi qu’un lien de causalité avec la tyrosination et la polyglutamylation. Au-delà, la recherche de ces modulations clés pourra être réalisée sur des cancers mammaires sensibles et résistants au Taxol, issus de biopsies de patients. Ainsi, il sera possible à terme, de déterminer si les septines, la tyrosination et la polyglutamylation de la tubuline ont une véritable importance fonctionnelle dans la résistance de cancers du sein au Taxol. / Breast cancer remains the leading cause of women mortality in France, and chemoresistance emergence, in particular to taxanes, including paclitaxel (Taxol®), is an important limitation to the use of these molecules. As do many anticancer drugs, taxanes target microtubules (MTs), tubulin polymers involved in many cellular functions. These alternate between growing and shrinking stages, thus providing dynamic instability. By binding to beta-tubulin, Taxol stabilizes MTs and prevents successful mitosis, leading to apoptosis. Taxol resistance is a multifactorial process including mechanisms such as overexpression of drug efflux pumps (P-glycoprotein), mutations in the genes for alpha- and beta-tubulin or altered expression of MT-associated proteins (MAPs) like the MT-stabilizing MAP4 or the depolymerizing stathmin, therefore contributing to MT dynamics restoration.The current project relies on the use of the breast carcinoma cell line MDA-MB 231 made gradually resistant to 25nM of Taxol under blocking conditions of efflux pumps. To get a broader insight into the protein modifications from the MT environment associated with the chemoresistant phenotype, we compared the proteomic profiles of total MT fractions from Taxol-sensitive (Tv) and Taxol-resistant (T8) cells. Among the 112 differentially enriched proteins found in one of the two populations, we evidenced increased levels of betaIII and betaIV-tubulins, a slight increase and a decrease of molecular motors kinesin-1 and dynein, respectively, and the enrichment of several septins (SEPT2, 8, 9 and 11) in MT fractions of T8 cells. Septins are GTPases that associate into hetero-oligomeric complexes involved in cytokinesis and in MT and actin cytoskeleton organization. Recruitment of these candidate proteins on MTs of T8 cells has been validated by Western blot analysis (Froidevaux-Klipfel et al., 2011) and immunofluorescence experiments.In the literature, septins localize either on actin or MTs in mammalian cells. Interestingly, in our MDA-MB 231 cells, SEPT2 is recruited partially on actin stress fibers in sensitive Tv cells, whereas it colocalizes with MTs in T8 ones. Although actin depolymerization in Tv cells does not induce any shift towards MTs, this differential localization of septins on MTs of resistant cells could nevertheless participate in the chemoresistant phenotype.Furthermore, it has been described in the literature that SEPT2 binds to polyglutamylated MTs to facilitate vesicular transport to the plasma membrane of proteins implicated in cell polarization. Polyglutamylation is a post-translational modification allowing the formation of side-chains of several glutamate residues on alpha- or beta-tubulins, thus regulating interactions between MTs and MAPs. Our results show that septin accumulation on the MT network of T8 cells is associated with an increase in polyglutamylation but also tyrosination of tubulin. In addition, cell viability assays showed that partial inhibition by RNAi of septins as well as polyglutamylases and tubulin tyrosine-ligase, but also overexpression of enzymes responsible for tubulin deglutamylation, could restore Taxol sensitivity of T8 cells. By contrast, overexpression of enzymes responsible for tubulin polyglutamylation and tyrosination in Tv cells could induce Taxol resistance of sensitive Tv cells.The compilation of our results enables us to provide a new mechanism of Taxol resistance of the breast cancer cells MDA-MB 231: an increased level of alpha-tubulin tyrosination would induce the lengthening of polyglutamylated chains on the MT, resulting in a reduced binding of the stabilizing protein MAP4 as well as the recruitment of septins on MTs. These modifications would promote the recruitment of the rescue factor CLIP-170 and that of depolymerizing kinesins such as MCAK to the growing end of the MT of resistant T8 cells, leading to a restoration of MT dynamics, thus contributing to the emergence of the chemoresistant phenotype.These studies are essential to lay the basis for a new mechanism of Taxol resistance involving septins, and a causal relationship to tyrosination and polyglutamylation. Beyond, the search for these key modulations will be performed on Taxol sensitive and resistant breast cancers, from patients’ biopsies. Thus, it will be eventually possible to determine whether septins, tubulin tyrosination and polyglutamylation have a real functional importance in breast cancer resistance to Taxol.

Le cancer du sein est une cause importante de mortalité féminine en France et l'émergence de chimiorésistance, en particulier avec les taxanes, dont le paclitaxel (Taxol®), est une limite importante à l'emploi de ces molécules. Comme de nombreux anticancéreux, les taxanes ciblent les microtubules (MTs), des polymères de tubuline intervenant dans de nombreuses fonctions cellulaires. Ces derniers alternent entre des phases de croissance et de désassemblage, leur conférant ainsi un caractère dynamique. En se liant à la beta-tubuline, le Taxol stabilise les MTs et bloque la mitose, conduisant la cellule vers l'apoptose. La résistance au Taxol est un processus multifactoriel impliquant des mécanismes tels que la surexpression de pompes d'efflux (P-glycoprotéine), des mutations des gènes d'alpha- et de beta-tubuline ou une expression altérée de protéines associées aux MTs (MAPs) telles que MAP4 (stabilisatrice des MTs) ou la stathmine (dépolymérisante), contribuant ainsi à la restauration de la dynamique microtubulaire.Le projet repose sur l'emploi de la lignée tumorale mammaire MDA-MB 231 rendue résistante par paliers à 25nM de Taxol dans des conditions de blocage des pompes d'efflux. L'objectif étant d'explorer les variations protéiques de l'environnement des MTs associées au phénotype chimiorésistant, nous avons comparé le protéome d'extraits microtubulaires de cellules sensibles (Tv) et résistantes au Taxol (T8). Parmi les 112 protéines statistiquement enrichies dans une des deux populations de MTs, on retrouve notamment une augmentation des tubulines beta III et IV, une augmentation et une diminution respectives des moteurs moléculaires kinésine-1 et dynéine ainsi que l'enrichissement de plusieurs septines (SEPT2, 8, 9 et 11) dans les fractions de MTs T8. Les septines sont des GTPases associées en complexes hétéro-oligomériques impliquées dans la cytocinèse et l'organisation du cytosquelette de MTs et d'actine. Le recrutement de ces protéines candidates sur les MTs des cellules T8 a été validé par Western blot (Froidevaux-Klipfel et al., 2011) et immunofluorescence. Dans la littérature, les septines sont décrites comme étant localisées soit au niveau de l'actine soit au niveau des MTs dans les cellules de mammifères. De façon intéressante, dans nos cellules MDA-MB 231, nous observons un recrutement partiel de SEPT2 sur les fibres d'actine dans les cellules Tv alors qu'elle colocalise avec les MTs des cellules T8. Bien que la dépolymérisation de l'actine dans les cellules Tv n'entraine aucun déplacement des septines vers les MTs, cette localisation différentielle des septines sur les MTs des cellules résistantes pourrait néanmoins participer au phénotype chimiorésistant.Par ailleurs, il a été décrit dans la littérature que SEPT2 se lie aux MTs polyglutamylés afin de faciliter le transport vésiculaire à la membrane de protéines impliquées dans la polarisation cellulaire. La polyglutamylation est une modification post-traductionnelle permettant la formation de chaines latérales d'un à plusieurs résidus glutamate sur les tubulines alpha ou beta, régulant ainsi les interactions entre MTs et MAPs. Nos résultats montrent que l'accumulation des septines sur le réseau de MTs des cellules T8 s'accompagne d'une augmentation de la polyglutamylation mais aussi de la tyrosination de la tubuline. De plus, des tests de viabilité cellulaire ont mis en évidence que l'inhibition partielle par RNAi des septines ainsi que des polyglutamylases et de la tubuline tyrosine ligase, comme la surexpression d'enzymes responsables de la déglutamylation de la tubuline, permettent de restaurer une certaine sensibilité au Taxol des cellules T8. Inversement, la surexpression de certaines enzymes responsables de la polyglutamylation et de la tyrosination de la tubuline dans les cellules Tv permet d'instaurer une résistance au Taxol des cellules sensibles.La compilation de nos résultats permet de proposer un nouveau mécanisme de résistance au Taxol des cellules cancéreuses mammaires MDA-MB 231 : une augmentation du niveau de tyrosination de l'alpha-tubuline serait à l'origine de l'allongement des chaînes polyglutamylées sur le MT entraînant une diminution de la liaison de la protéine stabilisatrice MAP4 ainsi que le recrutement des septines sur les MTs. Ces modifications favoriseraient alors le recrutement du facteur de sauvetage CLIP-170 et de kinésines dépolymérisantes telles que MCAK à l'extrémité en croissance du MT des cellules résistantes T8, permettant une certaine restauration de la dynamique microtubulaire et contribuant ainsi à l'apparition du phénotype chimiorésistant.Ces études sont indispensables pour établir les bases d'un nouveau mécanisme de résistance au Taxol impliquant les septines, ainsi qu'un lien de causalité avec la tyrosination et la polyglutamylation. Au-delà, la recherche de ces modulations clés pourra être réalisée sur des cancers mammaires sensibles et résistants au Taxol, issus de biopsies de patients. Ainsi, il sera possible à terme, de déterminer si les septines, la tyrosination et la polyglutamylation de la tubuline ont une véritable importance fonctionnelle dans la résistance de cancers du sein au Taxol.

Le cancer du sein est le cancer le plus fréquemment observé chez les femmes en France et dans le monde. Bien que le nombre de cas observés chaque année a tendance à diminuer depuis 2005, notamment grâce au dépistage organisé, cette maladie reste la première cause de décès par cancer chez les femmes. De nombreux travaux ont montré que la progression tumorale est dépendante des cellules tumorales mais également des cellules " saines " du microenvironnement (ou stroma) qui entourent la tumeur. Dans le cas du cancer du sein, les adipocytes, type cellulaire majeur du stroma mammaire, représentent des acteurs émergents dans la progression tumorale. Mon équipe est l'une des premières à avoir montré que les adipocytes péritumoraux étaient impliqués dans l'agressivité des cancers du sein. Du dialogue bidirectionnel qui s'instaure entre les adipocytes et les cellules cancéreuses mammaires résulte des modifications des deux types cellulaires : (i) les cellules tumorales " éduquées " par les adipocytes présentent des capacités invasives augmentées et une plus grande résistance aux traitements et (ii) les adipocytes co-cultivés avec les cellules tumorales acquièrent un phénotype activé avec des modifications spécifiques telles que délipidation, perte de marqueurs adipocytaires, surexpression de cytokines pro-inflammatoires et sécrétion de protéines de la matrice extracellulaire, qui nous ont amené à les nommer CAA pour " Cancer-Associated Adipocytes ". De façon intéressante, le dialogue paracrine entre les tumeurs et les adipocytes pourrait être amplifié dans l'obésité, où l'équilibre normal des protéines sécrétées par le tissu adipeux est perturbé. Dans le cancer du sein, l'obésité est associée à une augmentation des risques de survenue après la ménopause et une aggravation du pronostic indépendamment du statut ménopausique s'expliquant par une augmentation de la dissémination locale et à distance et par une réponse diminuée aux traitements, notamment par une résistance plus importante. L'objectif de ma thèse a été d'évaluer le rôle des adipocytes dans la chimiorésistance des cellules tumorales mammaires. En effet, la résistance est une limite majeure à l'efficacité des traitements et contribue à l'apparition de rechutes, lesquelles sont augmentée chez les patientes obèses. Au moyen d'un modèle de co-culture en 2D, nous avons montré que les adipocytes sont capables de promouvoir une résistance pléïotropique (doxorubicine, paclitaxel, 5-fluorouracile et cyclophosphamide) dans diverses lignées tumorales mammaires, indépendamment du type de tumeur. Grâce aux propriétés de fluorescence des anthracyclines, nous avons montré que cette résistance implique une augmentation de l'efflux de doxorubicine, l'empêchant d'agir au niveau de son site d'action nucléaire. Ce mécanisme d'efflux implique un processus original, qui fait intervenir la protéine de voûte majeure MVP / LRP (Major vault protein / Lung resistance protein), un transporteur nucléocytoplasmique dont la fonction reste à ce jour mal comprise. Suite à l'efflux nucléaire de drogue, celle-ci s'accumule dans des vésicules cytoplasmiques avant d'être effluée hors de la cellule via des vésicules extra cellulaires. Nous avons également pu montrer que cette résistance médiée par MVP s'explique par la sécrétion de facteurs solubles adipocytaires et est amplifiée en conditions d'obésité. En conclusion, nos résultats montrent que les adipocytes péritumoraux sont capables d'influencer la progression tumorale en favorisant la chimiorésistance via un mécanisme original impliquant la protéine MVP, qui pourrait potentiellement devenir un marqueur de résistance aux traitements. Ces travaux pourraient expliquer, au moins en partie, le mauvais pronostic des cancers du sein chez les patientes obèses et ouvrent donc, à plus long terme, des perspectives thérapeutiques intéressantes, destinées à interrompre le dialogue délétère entre adipocytes et cellules tumorales, en particulier chez les patients obèses. / Breast cancer is the most common cancer among women in France, as well as in the European Union and the United States. Although the number of cases observed each year has tended to decrease since 2005, notably due to organized screening, this disease remains the leading cause of cancer death in women. Many studies have shown that tumor progression is dependent on tumor cells but also on the "healthy" cells of the microenvironment (or stroma) that surround the tumor. In the case of breast cancer, adipocytes, the major cell type of the mammary stroma, represent emerging actors in tumor progression. My team is one of the first to have shown that peritumoral adipocytes were involved in the aggressiveness of breast cancers. From the bi-directional dialogue that takes place between adipocytes and mammary cancer cells results some changes in both cell types : (i) the tumor cells "educated" by the adipocytes have increased invasive capacities and greater resistance to treatments and (ii) the adipocytes co-cultured with the tumor cells acquire an activated phenotype with specific modifications such as delipidation, loss of adipocyte markers, overexpression of pro-inflammatory cytokines and secretion of proteins of the extracellular matrix, which led us to name them CAA for "Cancer-Associated Adipocytes". Interestingly, the paracrine dialogue between tumors and adipocytes could be amplified in obesity, where the normal balance of proteins secreted by adipose tissue is disrupted. In breast cancer, obesity is associated with an increased risk of occurrence after menopause and a worsening prognosis independent of menopausal status due to increased dissemination (local and remote) and decreased response to treatments, in particular by a greater resistance. The objective of my thesis was to evaluate the role of adipocytes in the chemoresistance of mammary tumor cells. Indeed, resistance is a major limit to the effectiveness of treatments and contributes to the onset of relapses, which are increased in obese patients. Using a 2D co-culture model, we have shown that adipocytes are able to promote pleiotropic resistance (doxorubicin, paclitaxel, 5-fluorouracil and cyclophosphamide) in various mammary tumor lines, irrespective of tumor type. By taking advantage of the fluorescence properties of anthracyclines, we have shown that this resistance implies an increase in the doxorubicin efflux, preventing it from acting at its site of nuclear action. This efflux mechanism implies an original process involving the major vault protein MVP / LRP (Major Vault Protein / Lung Resistance Protein), a nucleocytoplasmic transporter whose function remains poorly understood to date. Following nuclear drug efflux, it accumulates in cytoplasmic vesicles before before being expelled from the cell via extracellular vesicles. We also showed that this resistance mediated by MVP could be explained by the soluble factors secreted from adipocytes and is amplified in obesity conditions. In conclusion, our findings highlight that peritumoral adipocytes are able to influence tumor progression by promoting chemoresistance via an original mechanism involving the MVP protein, which could potentially become a marker of resistance to treatments. This work may explain, at least in part, the poor prognosis of breast cancers in obese patients and thus could provide interesting therapeutic perspectives, in order to interrupt the deleterious dialogue between adipocytes and tumor cells, particularly in obese patients.

L'adénocarcinome pancréatique canalaire présente une composante stromale très abondante. Les fibroblastes associés au cancer (CAFs) sécrètent énormément de facteurs participant à la survie des cellules cancéreuses ainsi qu'à leur chimiorésistance. Nos travaux démontrent la possibilité d'atténuer les propriétés chmioprotectrices des CAF en ciblant leur voie de signalisation mTOR/4E-BP1 qui est retrouvée fortement activée notamment dans les primo cultures de CAF isolées à partir de résections chirurgicales humaines. Les CAF expriment exclusivement le récepteur de somatostatine sst1. L'analogue SOM230 (Pasiréotide) active ce récepteur et inhibe la signalisation mTOR/4E-BP1 conduisant à une nette diminution du niveau de synthèse protéique des CAF. En conséquence, la croissance tumorale ainsi que la chimiorésistance des tumeurs (co xénogreffes réalisées chez la souris nude) ont été limitées lorsque la combinaison thérapeutique SOM230 / Gemcitabine a été appliquée. Tandis que, seule, la gemcitabine ne présente pas d'effet, le SOM230 sensibilise la tumeur à son action cytotoxique en agissant sur le stroma et en présentant un rôle anti fibrotique. Nous proposons alors une nouvelle approche thérapeutique qui consiste à cibler la synthèse protéique des CAF exprimant sst1 par un analogue de la somatostatine afin de limiter leur potentiel chimio protecteur et restaurer indirectement la sensibilité des cellules cancéreuses pancréatiques à l'action cytotoxique de la gemcitabine. / Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is extremely stroma-rich. Cancer-associated fibroblasts (CAFs) secrete proteins that activate survival and promote chemoresistance of cancer cells. Our results demonstrate that CAF secretome-triggered chemoresistance is abolished upon inhibition of the protein synthesis mTOR/4E-BP1 regulatory pathway which we found highly activated in primary cultures of a-SMA-positive CAFs, isolated from human PDAC resections. CAFs selectively express the sst1 somatostatin receptor. The SOM230 analogue (Pasireotide) activates the sst1 receptor and inhibits the mTOR/4E-BP1 pathway and the resultant synthesis of secreted proteins including IL-6. Consequently, tumour growth and chemoresistance in nude mice xenografted with pancreatic cancer cells and CAFs, or with pieces of resected human PDACs, are reduced when chemotherapy (gemcitabine) is combined with SOM230 treatment. While gemcitabine alone has marginal effects, SOM230 is permissive to gemcitabine-induced cancer cell apoptosis and acts as an antifibrotic agent. We propose that selective inhibition of CAF protein synthesis with sst1-directed pharmacological compounds represents an anti-stromal-targeted therapy with promising chemosensitization potential.

Comme nous l’indiquions dans le But du Travail, le mélanome figure parmi les cancers associés aux pronostics les plus sombres, et ce en raison de son taux de réponse très faible à la radiothérapie et à la chimiothérapie. Cette résistance à la radiothérapie et à la chimiothérapie provient essentiellement du fait que les cellules de mélanomes sont résistantes à l’apoptose, et que la radiothérapie ainsi que bon nombre d’agents chimiothérapiques induisent la mort des cellules cancéreuses en y induisant l’apoptose. Nous avons voulu investiguer les rôles de la gastrine et de la galectine 1 sur le comportement biologique des cellules de mélanomes afin de voir s’il était possible de proposer la gastrine et/ou la galectine 1 comme nouvelles cibles thérapeutiques potentielles dans le cas du mélanome. Notre stratégie de recherche est basée sur le principe (démontré sur le plan expérimental par de nombreuses études) selon lequel les cellules cancéreuses migrantes résistent à l’apoptose, et sont dès lors protégées contre les effets pro-apoptotiques de la chimiothérapie et de la radiothérapie qui représentent la quasi totalité de l’arsenal thérapeutique dont disposent les oncologues pour combattre les cancers. Diverses études expérimentales ont démontré que le fait de réduire le taux de migration de cellules cancéreuses résistantes à l’apoptose conférait à celles-ci une sensibilité accrue aux agents pro-apoptotiques. Nos résultats démontrent que la gastrine modifie de manière très significative les propriétés migratoires des cellules de mélanomes, sans toutefois modifier leur sensibilité à des agents pro-apoptotiques. Au contraire, la gastrine protègerait les cellules de mélanomes contre l’apoptose. Nous démontrons également dans notre travail, in vivo, un rôle pro-angiogénique pour la gastrine au sein de xénogreffes de mélanomes humains. Signalons que notre travail est le premier à démontrer un rôle potentiel de la gastrine au niveau de la biologie des mélanomes, tout au moins sur le plan expérimental. Tout comme nous l’avons observé pour la gastrine, la galectine 1 semble également conférer aux cellules de mélanomes un certain degré de résistance aux agressions chimiothérapiques. Cette fois, le fait de diminuer le taux d’expression de la galectine 1 au sein de cellules du mélanome murin expérimental B16F10 (qui exprime des quantités importantes de galectine 1) renforce l’effet thérapeutique du témozolomide qui est une molécule cytotoxique. Cet effet semble survenir, tout au moins partiellement, suite à une diminution du taux d’expression de la protéine Hsp70 (suite à la diminution du taux d’expression de la galectine 1), avec pour conséquence une augmentation de la mort cellulaire par perméabilisation de la membrane des lysosomes. Nous proposons une nouvelle approche thérapeutique pour combattre les mélanomes en faisant appel à la technique des petits ARN interférants (siRNA), dirigés dans le cas présent contre la galectine 1.

Le cancer épithélial de l’ovaire (EOC) a la particularité d’être diagnostiqué à un stade avancé chez 75% des patientes et de récidiver dans un grand nombre de cas malgré une bonne réponse initiale à la chimiothérapie, expliquant ainsi son pronostic sombre. Le rôle du microenvironnement tumoral semble être de premier plan dans le développement et la survie des cellules cancéreuses mais il existe encore peu de données concernant les cellules mésenchymateuses souches (MSC). Dans ce travail nous avons donc cherché à déterminer les mécanismes moléculaires entre les MSC et les cellules tumorales ovariennes. Dans la première partie de ce travail, nous avons mis en évidence l’émergence d’un profile pro-métastatique des cellules tumorales ovariennes après contact avec les MSC. Nous avons ensuite développé un modèle d’infiltration tumorale 3D révélant que les MSC augmentaient la dissémination tumorale ovarienne par la sécrétion d’IL6. Enfin nous avons démontré que les MSC étaient capables d’induire chez les cellules tumorales ovariennes un phénotype thermotolérant lié à la sécrétion CXCL12. Ces données vont donc toutes dans le même sens en démontrant les propriétés pro-tumorales des MSC et ouvrent de nouvelles perspectives de thérapies ciblant les interactions entre le stroma et la tumeur. / Patients with epithelial ovarian cancer (EOC) are diagnosed with advanced stage in 75% of cases and most of them will relapse despite a good primary response to chemotherapy, thus explaining the bad prognosis of EOC. While tumor microenvironment seems to play an important role for the development and survival of cancer cells, there is only few data regarding the mesenchymal stem cells (MSC) in EOC. In this work we therefore aimed at identifying the molecular determinant between MSC and ovarian cancer cells. In the first part of this work, we demonstrated that ovarian cancer cells acquired pro-metastatic profile upon contact with MSC. We then showed that MSC could enhance ovarian cancer cells infiltration through IL6 secretion in an amniochorionic membrane based 3D model. Finally we showed that MSC could protect ovarian cancer cells from hyperthermia through CXCL12 secretion. Taken together, our data are concordant to reveal the pro-tumoral properties of MSC. Cytokine inhibitors interrupting the cross-talk between OCC and MSC should now be tested as new therapies for EOC.

Le microenvironnement, composé de différents éléments cellulaires et de la matrice extracellulaire, joue un rôle primordial dans le développement tumoral et la dissémination métastatique. Ainsi, l’étude de ces interactions cellulaires est importante pour que des thérapies ciblées luttent contre la chimiorésistance des cellules tumorales. Ce travail de thèse a pour but d’étudier le rôle du facteur de croissance IGF-I dans la chimiorésistance des cellules du cancer de l’ovaire et des leucémies myéloïdes présente au sein du microenvironnement.Dans un premier temps, nous avons mis en évidence que la chimiorésistance des cellules du cancer de l’ovaire, acquise grâce aux cellules hôtes (hospicells), est liée à la sécrétion de IGF-I par ces cellules. Nous avons également montré que IGF-I est impliqué dans la régulation de certains gènes ABC (MDR-1, MRP1, MRP2, et BCRP) via les voies de STAT3, Jak2, PI3K et ERK.Dans les leucémies myéloïdes, nous avons montré que IGF-I a un effet sur la prolifération des cellules tumorales. Il induit l’expression de la protéine P-gp ainsi que la chimiorésistance des cellules sensibles à la chimiothérapie. Nous avons également déterminé le rôle de IGF-I dans la résistance des cellules leucémiques en présence des hospicells. Ces dernières ont une activité hyperangiogénique in vivo, lié à l’HIF-1 et au VEGF, et inhibent les réponses immunes des lymphocytes T par production de NO.Nous avons déterminé le rôle crucial de MMP-9 dans la migration des cellules résistantes du cancer du sein exprimant la protéine P-gp et dans la formation d’un réseau tubulaire, suggérant un lien existant entre l’expression de P-gp et de MMP-9. / The microenvironment, composed of several cellular elements and extracellular matrix, plays an important role in tumor development and metastasis. Thus, the study of these interactions is important for cell targeted therapies fighting against chemoresistant tumor cells. This thesis aims to investigate the role of growth factor IGF-I in the chemoresistance of ovarian cancer cells and myeloid leukemia, present in the microenvironment.As a first step, we demonstrated that drug resistance of ovarian cancer cells gained by host cells (hospicells) is related to the secretion of IGF-I by these cells. We have also demonstrated that IGF-I is involved in the regulation of genes ABC (MDR-1, MRP1, MRP2, and BCRP) via STAT3, Jak2, PI3K et ERK signaling pathways.In myeloid leukemia, we have shown that IGF-I has an effect on cell proliferation. It induces the expression of P-gp protein and chemoresistance of cells sensitive to chemotherapy. We also determined the role of IGF-I in the resistance of leukemic cells in the presence of hospicells. These cells have an in vivo hyperangiogenic activity, related to HIF-1 and VEGF, and inhibit immune responses of T cells by NO production.We determined the crucial role of MMP-9 in resistant cells migration of breast cancer expressing P-gp protein and in the formation of a tubular network, suggesting a link between the expression of P-gp and MMP-9.

Le transporteur de drogues membranaire MRP1 participe à la résistance des cellules cancéreuses à la chimiothérapie lorsqu’il est surexprimé. Cette surexpression peut être exploitée afin de provoquer l’apoptose sélective de ces cellules, MRP1 devenant leur talon d’Achille : c’est l’effet de sensibilité collatérale (SC). Ainsi, le vérapamil stimule l’efflux médié par MRP1 d’un tripeptide antioxydant indispensable aux cellules, le GSH ou glutathion réduit, et provoque la mort sélective des cellules surexprimant ce transporteur. La recherche d’autres agents de SC comme le vérapamil nous a menés à l’étude de composés flavonoïdiques pouvant induire un efflux rapide et massif de GSH. Parmi ces composés, nous avons identifié un puissant agent de SC des cellules résistantes surexprimant MRP1, le dimère de flavonoïde 4e, candidat très prometteur pour de futures études in vivo. Nous avons déterminé que la surexpression de MRP1 est effectivement responsable de la SC dans les cellules cancéreuses résistantes H69AR, et que l’efflux de GSH se doit d’être massif et prolongé pour induire l’apoptose des cellules. Nous avons montré que cet efflux perturbe l’homéostasie du glutathion et l’état redox des cellules, entraînant un stress oxydatif qui participe au déclenchement de la mort cellulaire. Enfin, nous nous sommes attachés à identifier d’éventuelles cibles secondaires des agents de SC dans les cellules surexprimant MRP1, via l’initiation de l’étude de leur transcriptome et métabolome. La compréhension du mécanisme d’action de ces agents de sensibilité collatérale vise, à terme, à l’éradication des cancers résistants surexprimant MRP1 / The membrane drug transporter MRP1 is involved in the resistance of cancer cells to chemotherapy, when overexpressed. This overexpression can be exploited in order to induce the selective apoptosis of these cells, so that MRP1 becomes their Achilles’ heel: this is called Collateral Sensitivity (CS). Thus verapamil stimulates the MRP1-mediated efflux of GSH (reduced form of glutathione) that is an antioxidant tripeptide essential for cells, and induces the selective death of MRP1- overexpressing cells. Seeking for other CS agents than verapamil led to the study of flavonoid compounds able to induce a massive and rapid efflux of GSH and to the identification of a powerful CS agent of resistant cells overexpressing MRP1, i.e. flavonoid dimer 4e, which is a very promising candidate for in vivo studies. We determined that overexpression of MRP1 is indeed responsible for CS in H69AR resistant cancer cells, and that GSH efflux must be massive and protracted in order to induce cell apoptosis. We showed that this efflux disturbs glutathione homeostasis and cell redox state, which leads to an oxidative stress that is involved in triggering cell death. At last, we sought to identify possible secondary targets of CS agents in MRP1-overexpressing cells, via the initiation of transcriptomic and metabolomic studies. Understanding the mechanism of action of these Collateral Sensitivity agents aims to the eradication of resistant cancers that overexpress MRP1